随着我国基础设施建设不断加强以及城镇化进程的加快,非道路移动机械用柴油机使用数量不断增加。相对于道路用柴油机而言,非道路移动机械用柴油机排放指标相对落后,由此带来的污染物排放影响巨大。因此针对非道路移动机械用柴油机的污染防治和减排工作亟待展开。本文针对一款R4105ZD非道路移动机械用柴油机燃烧系统进行了优化研究。原机采用电控单体泵燃油系统,台架测试结果表明:在不加装后处理系统时,排放结果可满足第三阶段法规要求,但无法满足非道路第四阶段排放法规要求。基于CONVERGE软件建立了柴油机燃烧系统仿真模型,并基于缸压及压力升高率曲线对模型有效性进行了验证。利用验证后的仿真模型,采用数值模拟的方法对缸内燃烧过程影响因素进行了优化分析,探究了双涡流燃烧室关键结构参数、喷油参数以及进气系统参数对柴油机性能及排放特性的影响,进而为非道路移动机械用柴油机燃烧系统参数匹配提供指导。对燃烧室结构参数仿真分析结果表明:当油束贯穿距离较小时,,随着径深比增加,压缩过程缸内挤流及逆挤流强度减弱,燃烧速率降低,Soot生成量增加;当油束贯穿距离较大时,径深比对燃烧过程及排放特性的影响呈相反规律。随着燃烧室中央凸台高度降低,油束更容易到达燃烧室中心,使燃烧室内空气利用率提高,Soot生成量降低,NOx生成量增加。燃烧过程及排放特性对径深比、缩口倾角、凹坑半径、凸台高度的敏感度依次降低。对喷油参数的分析结果表明:喷油时刻提前,喷油压力增大及喷孔直径减小均使缸内预混燃烧量增加,瞬时放热率峰值增大,燃烧重心前移,缸内最高燃烧温度升高,Soot排放减少,NOx排放量增加,但导致Soot减少的原因略有不同,喷油提前有利于提高Soot氧化速率,喷油压力提高及喷孔直径减小有利于改善油气混合质量。喷油器探出距离及喷射夹角与燃烧室结构存在最佳匹配关系增大或减小,均会导致缸内混合气质量恶化,因此导致Soot排放量增加。进气参数对发动机性能及排放特性影响的仿真结果表明:在相同进气量条件下,进气涡流比增大,促使油气混合速率及燃烧速率加快,使燃烧重心前移,燃烧持续期缩短。进气涡流比增大使混合气均匀性改善,碳烟排放减少,但导致NOx排放增加。EGR率对发动机性能及排放特性影响的仿真结果表明:随着EGR率增大,缸内燃烧温度降低,燃烧速率减慢,燃烧重心后移,燃烧持续期延长,瞬时放热率峰值降低,Soot生成量增加,NOx生成量减少。进气温度对发动机性能及排放特性影响的仿真结果表明:进气温度降低,相同进气压力下缸内实际进气量增大,有利于降低混合气浓度,使缸内Soot生成量减少,同时因燃烧温度降低导致NOx生成量减少。